ПРИБОР НОЧНОГО ВИДЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G02B23/12 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано при изготовлении приборов ночного видения (ПНВ) с бипланарными электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Известен ПНВ, содержащий оптически сопряженные объектив, ЭОП, оборачивающую систему, выполненную в виде двух линзовых групп, и окуляр (патент RU 2082203, кл. G 02 B 23/12, опубл. 20.06.1997 г.).

Наиболее близким по технической сущности является прибор ночного видения (патент RU №2182718, кл. G 02 B 23/12, опубл. 20.05.2002 г.), содержащий объектив, бипланарный ЭОП прямого изображения, корректор, оборачивающую систему (ОС) и окуляр, причем ОС состоит из четырех линз, из которых третья - вогнуто-выпуклая, а четвертая - двояковыпуклая.

Недостатком этих устройств являются малое увеличение и его фиксированная величина, не позволяющая проводить опознавание объекта после его обнаружения при наблюдении. Хотя сами по себе панкратические окуляры известны (например, авт. свид. СССР №489063, кл. G 02 B 25/00, опубл. 25.10.75 г.), они не предназначены для работы с бипланарными ЭОПами прямого изображения.

Задачей настоящего изобретения является создание ПНВ с плавным изменением увеличения с сохранением возможности диоптрийной наводки под глаз наблюдателя.

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в приборе ночного видения, содержащем объектив, бипланарный ЭОП прямого изображения, ОС из четырех линз, из которых третья - вогнуто-выпуклая, а четвертая - двояковыпуклая, корректор и окуляр, первый компонент ОС выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы, второй - в виде отрицательной двояковогнутой линзы и вместе с третьей линзой они образуют группу с возможностью перемещения ее относительно экрана ЭОП по линейному закону, при этом четвертая линза ОС имеет возможность перемещения по нелинейному закону, корректор установлен между ОС и окуляром и выполнен в виде двух выпукло-вогнутых линз, установленных вогнутостью друг к другу, окуляр состоит из двух компонентов, первый из которых выполнен в виде плосковыпуклой линзы, второй - в виде склейки из положительной двояковыпуклой и отрицательной вогнуто-выпуклой линз.

Предложенное выполнение прибора и прежде всего подвижка компонентов оборачивающей системы и использование двухкомпонентного корректора вблизи плоскости промежуточного изображения позволяют плавно изменять увеличение системы в целом, при этом сохраняется диоптрийная наводка под глаз наблюдателя.

На чертеже представлена схема ПНВ.

Прибор ночного видения содержит объектив 1, бипланарный электронно-оптический преобразователь прямого изображения 2, оборачивающую систему 3, в составе которой положительная двояковыпуклая линза 4, отрицательная двояковогнутая линза 5, вогнуто-выпуклая линза 6 и двояковыпуклая линза 7, корректор 8 в составе двух выпукло-вогнутых линз 9 и 10, обращенных вогнутостью друг к другу, и окуляр 11, в составе которого плосковыпуклая линза 12 и склейка из положительной двояковыпуклой линзы 13 и отрицательной вогнуто-выпуклой линзы 14. В оборачивающей системе 3 первые три линзы 4, 5 и 6 образуют группу 15, имеющую возможность перемещения относительно экрана ЭОП 2 по линейному закону, при этом четвертая линза 7 ОС имеет возможность перемещения по нелинейному закону. ОС, корректор и окуляр образуют вместе окулярную систему прибора, при этом корректор размещен вблизи плоскости промежуточного изображения.

Конструктивные параметры варианта исполнения оптической окулярной системы следующие:

РадиусыТолщины Марка стекла Диаметры поверхн.R1=плоскость  18 D1=1,2К8 (Экран ЭОП) R2=плоскость -18 d2=переменное  R3-14,689  8 d3=5СТК9 R4=-6,46  8 d4=0,275  R5=-5,34  7 d5=2ТФ10 R6=43,25  8 d6=0,36  R7=-42,07  10 d7=4СТК9 R8=-8,956  10 d8=переменное  R9=88,47  13 d9=4СТКЗ R10=-16,49  13 D10=переменное  R11=7,05  12,5 D11=5ТФ10 R12=4,221  6,6 D12=3,6  R13=-4,221  6,6 d13=5ТФ10 R14=-7,05  12,5 d14=6,4  R15=плоскость  20 D15=5CTK9 R16=-16,596  20 d16=0,5  R17=26,53 -20 d17=9CTK3 R18=-12,05  20 d18=1,5ТФ10 R19=-47,42  20

Параметры варианта исполнения оптической окулярной системы:

- расчетная длина волны 546 нм;

- рабочий спектральный диапазон 486-589 нм;

- фокусное расстояние подвижной

группы 15 ОС, F₁₅oc 15,98 мм;

- фокусное расстояние подвижной линзы 7 ОС, F₇oc 21,31 мм;

- фокусное расстояние корректора 8, F₈ 43,93 мм;

- фокусное расстояние окуляра 11, F₁₁ 14,04 мм;

- диапазон изменения фокусного расстояния системы (ОС, корректор, окуляр), Fэкв от - 24,78 мм

до - 6,95 мм;

- линейное поле зрения переменное от 17,5 мм

до 5,0 мм;

- диаметр выходного зрачка 4мм;

- удаление выходного зрачка 15 мм.

Зависимости Рэкв от значений d2, d8 и d10 следующие:

Fэквd2d8d10-24,7821,30,500,90-24,1221,00,701,00-23,2320,51,081,12-22,4120.01,461,24-21,5719,51,811,39-20,8619,02,171,53-20,1918,52,531,67-19,4918,02,851,85-18,7517,53,112,09-18,0817,03,382,32-17,4916,53,662,54-16,8616,03,882,82-16,2615,54,083,12-15,6815,04,263,44-15,1214,54,423,78-14,5814,04,554,15-14,0513,54,664,54-13,5013,04,695,01-12,9812,54,725,48-12,4712,04,706,00-11,9611,54,646,56-11,4511,04,537,17-10,9310,54,357,85-10,4210,04,118,59-9,899,53,809,40-9,349,03,3810,32-8,778,52,8311,37-8,168,02,1012,60-7,467,51,0714,13-6,957,10,2015,40

Принцип действия прибора ночного видения заключается в следующем. Объектив 1 формирует перевернутое изображение объектов на фотокатоде бипланарного ЭОП 2. Бипланарный ЭОП 2 осуществляет усиление и прямой перенос этого изображения на собственный экран, ОС 3 производит второе оборачивание и перенос изображения в фокальную плоскость окуляра 11, при этом корректор 8 корректирует кривизну поля и астигматизм.

При перемещении относительно экрана ЭОП 2 группы линз 15 по линейному закону и линзы 7 по нелинейному закону меняется эквивалентное фокусное расстояние оптической окулярной системы и ее линейное поле зрения и соответственно меняется общее увеличение ПНВ и его угловое поле зрения.

Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая спектральную эффективность по длинам волн - 0,4 на длине волны 486 нм, 1 на 546 нм, 0,4 на 589 нм (с учетом излучения люминофора экрана ЭОП и светопропускания оптической окулярной системы), получаем следующие расчетные значения в плоскости наилучшей установки:

- для Fэкв=- 24,78 мм:

точка на оси - КПК=58%

точка поля 40°

КПК, вычисленный для меридиональной плоскости,

- КПК_м=31%

КПК, вычисленный для сагиттальной плоскости,

- КПК_с=36%

- для Fэкв=-15,12 мм:

точка на оси - КПК=64%

точка поля 40°

- КПК_м=52%

- КПК_с=76%

- для Fэкв=- 6,95 мм:

точка на оси - КПК=45%

точка поля 40°

- КПК_м=66%

- КПК_с=62%

Как видно из расчетов, оптическая окулярная система обеспечивает приемлемое качество изображения для прибора ночного видения при изменении увеличения и позволяет обнаруживать объекты ночью в широком поле зрения и опознавать их при плавном изменении увеличения.

Прибор может быть использован при изготовлении приборов ночного видения (ПНВ) с бипланарными электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) в самых разнообразных условиях эксплуатации. ПНВ содержит объектив, бипланарный ЭОП прямого изображения и оптическую окулярную систему, состоящую из последовательно расположенных по ходу луча оборачивающей системы (ОС), корректора и окуляра. ОС состоит из положительной двояковыпуклой, отрицательной двояковогнутой и вогнуто-выпуклой линз и подвижной двояковыпуклой линзы. Корректор выполнен в виде двух выпукло-вогнутых линз, обращенных вогнутостью друг к другу. Окуляр состоит из плосковыпуклой линзы и склейки из положительной двояковыпуклой и отрицательной вогнуто-выпуклой линз. Технический результат - создание ПНВ с плавным изменением увеличения и сохранением возможности диоптрийной наводки под глаз наблюдателя. 1 ил.

Прибор ночного видения, содержащий объектив, бипланарный электронно-оптический преобразователь (ЭОП) прямого изображения, оборачивающую систему (ОС) из четырех линз, из которых третья - вогнуто-выпуклая, а четвертая - двояковыпуклая, корректор и окуляр, отличающийся тем, что первая линза ОС выполнена в виде положительной двояковыпуклой линзы, вторая - в виде отрицательной двояковогнутой линзы и вместе с третьей линзой они образуют группу с возможностью перемещения ее относительно экрана ЭОП по линейному закону, при этом четвертая линза ОС имеет возможность перемещения по нелинейному закону, корректор установлен между ОС и окуляром и выполнен в виде двух выпукло-вогнутых линз, установленных вогнутостью друг к другу, окуляр состоит из двух компонентов, первый из которых выполнен в виде плоско-выпуклой линзы, второй - в виде склейки из положительной двояковыпуклой и отрицательной вогнуто-выпуклой линз.